一種熒光信號(hào)增強(qiáng)的距離自適應(yīng)溢油監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熒光信號(hào)增強(qiáng)的距離自適應(yīng)溢油監(jiān)測(cè)方法，屬于溢油監(jiān)測(cè)設(shè)備技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，海上石油開采平臺(tái)和石油運(yùn)輸導(dǎo)致的溢油事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)重危害和影 響了海洋生態(tài)環(huán)境及沿岸人類的生產(chǎn)生活。作為衛(wèi)星/機(jī)載遙感溢油監(jiān)測(cè)技術(shù)的有益補(bǔ) 充，基于地基平臺(tái)的水面油膜監(jiān)視與監(jiān)測(cè)設(shè)備可固定安裝于特定地點(diǎn)，通過對(duì)小范圍進(jìn)行 重點(diǎn)監(jiān)視，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)小型溢油事件，并在第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)信息，對(duì)溢油事故的及時(shí)處 理、減少事故損失起到了很好的預(yù)警作用?，F(xiàn)有基于地基平臺(tái)的水面油膜監(jiān)視與監(jiān)測(cè)設(shè)備， 多采用紫外誘導(dǎo)油熒光的原理進(jìn)行溢油監(jiān)測(cè)，采用紫外激光或脈沖氙燈或LED作為激發(fā)光 源，采用光電探測(cè)器進(jìn)行信號(hào)采集，通過對(duì)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行閾值判斷判定是否發(fā)生溢油。
[0003] 這類儀器在實(shí)際使用中通常遇到兩類問題：
[0004] ①由于熒光信號(hào)本身較弱，采集的信號(hào)信噪比低，影響了儀器的精度和檢出限；
[0005] ②現(xiàn)有設(shè)備往往不能自適應(yīng)探測(cè)距離的變化，當(dāng)潮汐或外界環(huán)境變化導(dǎo)致監(jiān)測(cè)距 離發(fā)生變化時(shí)，監(jiān)測(cè)信號(hào)強(qiáng)度會(huì)明顯改變，從而使先前設(shè)定的閾值失效，不能正確的判斷是 否發(fā)生了溢油。
[0006] 因此，不能很好地適用于監(jiān)測(cè)環(huán)境復(fù)雜、探測(cè)距離多變的監(jiān)測(cè)地點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種熒光信號(hào)增強(qiáng)的距離自適應(yīng)溢 油監(jiān)測(cè)方法，通過借助紅外通道，不僅能夠克服距離變化對(duì)信號(hào)處理結(jié)果的影響，而且新增 的通道也使熒光信號(hào)得到增強(qiáng)。
[0008] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來具體實(shí)現(xiàn)：
[0009] -種熒光信號(hào)增強(qiáng)的距離自適應(yīng)溢油監(jiān)測(cè)方法，采用寬光譜光源，寬光譜光源發(fā) 出的寬光譜光束經(jīng)濾光片過濾后得到寬光譜紫外光和一部分紅外光譜，由發(fā)射會(huì)聚鏡投射 到被監(jiān)測(cè)水面區(qū)域，采用兩路通道對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收，其中第一路通道接收受激發(fā)射的熒光 信號(hào)得到信號(hào)A，第二路通道同時(shí)接收受激發(fā)射的熒光信號(hào)和水面反射激發(fā)光束中的紅外 信號(hào)得到信號(hào)B，通過將兩路信號(hào)相加獲得增強(qiáng)的熒光信號(hào)（A+B)，將兩路信號(hào)相減獲得紅 外信號(hào)作為參考信號(hào)（B-A)，將增強(qiáng)的熒光信號(hào)與參考信號(hào)求比值消除信號(hào)強(qiáng)度隨距離的 變化，通過對(duì)信號(hào)比值設(shè)定閾值判斷水面是否有油膜存在。
[0010] 兩路通道信號(hào)強(qiáng)度都包含了隨距離的衰減因子，即信號(hào)強(qiáng)度與距離的平方成反 比。 ΛI(xiàn)D
[0011] 計(jì)算SiA-l，通過對(duì)計(jì)算出的信號(hào)S設(shè)置閾值判斷溢油是否發(fā)生。 B - A
[0012] 還包括，對(duì)兩路通道信號(hào)A、B的處理，包括寬光譜光源通過脈沖調(diào)制控制電路將 發(fā)射光源調(diào)制到某高頻信號(hào)，兩個(gè)通道的接收信號(hào)解調(diào)電路將隨發(fā)射光源強(qiáng)度變化的接收 信號(hào)解調(diào)出來，通過信號(hào)的高頻調(diào)制與解調(diào)，進(jìn)而濾除環(huán)境光的影響。
[0013] 所述第一路通道中的接收帶通濾光片為紫外光接收帶通濾光片，通道光譜范圍覆 蓋 400nm-600nm。
[0014] 所述第二路通道中的接收濾光片同時(shí)包含了兩個(gè)通帶，包括與通道一中相同的熒 光接收帶通濾光片的熒光通帶和光譜范圍覆蓋850-1100nm的紅外通帶。
[0015] 兩路通道中分別設(shè)有光電探測(cè)器，光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并經(jīng)過電 流/電壓轉(zhuǎn)換、前置放大和信號(hào)解調(diào)。
[0016] 所述光電探測(cè)器設(shè)為大面陣硅光電二極管。
[0017] 寬光譜光源發(fā)出的光束經(jīng)過帶通濾光片的濾光后發(fā)射出的光束包含兩個(gè)通帶，一 個(gè)為覆蓋200-400nm光譜范圍的紫外寬光譜通帶，一個(gè)為通帶在850nm-1100nm范圍內(nèi)的紅 外通帶。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是采用紫外光誘導(dǎo)熒光方法，非接觸監(jiān)測(cè)，不需要采集樣品進(jìn) 行化學(xué)反應(yīng)，避免了二次污染，同時(shí)采用包含了紅外通道的雙通道接收信號(hào)，不僅使采集的 熒光信號(hào)得到增強(qiáng)，而且能夠自適應(yīng)距離的變化，具有環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明溢油監(jiān)測(cè)方法的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明溢油監(jiān)測(cè)方法的的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 如圖1-2所示，本發(fā)明實(shí)施例所述一種熒光信號(hào)增強(qiáng)的距離自適應(yīng)溢油監(jiān)測(cè)方法 所涉及的設(shè)備包括光源發(fā)射、熒光接收和信號(hào)處理電路三部分，具體為光源發(fā)射部分包括 寬光譜光源、發(fā)射帶通濾光片和發(fā)射會(huì)聚鏡。
[0022] 光源發(fā)射部分發(fā)出高頻調(diào)制的脈沖寬波段光束，光束投射到水面上，激發(fā)出的油 熒光被雙通道光電探測(cè)器接收，信號(hào)處理電路部分有序地控制光源發(fā)射脈沖光、對(duì)探測(cè)信 號(hào)進(jìn)行解調(diào)和實(shí)時(shí)處理。
[0023] 所述的光源發(fā)射部分包含寬光譜光源、發(fā)射帶通濾光片和發(fā)射會(huì)聚鏡，在信號(hào)處 理電路的控制下，光源發(fā)射具有一定頻率的脈沖光束，經(jīng)發(fā)射帶通濾光片濾波、發(fā)射會(huì)聚鏡 會(huì)聚后投射到被測(cè)區(qū)域，光源優(yōu)選為脈沖氙燈。發(fā)射帶通濾光片包含兩個(gè)通帶，一個(gè)為覆蓋 200_400nm光譜范圍的紫外寬光譜通帶，一個(gè)為通帶在850nm-1100nm范圍內(nèi)的紅外通帶。
[0024]熒光接收部分包括兩路接收通道，每路接收通道都包括會(huì)聚鏡、帶通濾光片和光 電探測(cè)器，其中，接收通道一中帶通濾光片采用熒光（即可見光）接收帶通濾光片，通道光 譜范圍覆蓋400nm-600nm，主要用于接收熒光信號(hào)，使熒光信號(hào)得以增強(qiáng)；接收通道二中帶 通濾光片同時(shí)包含了兩個(gè)通帶：熒光通帶（光譜范圍覆蓋400nm-600nm)和紅外通帶（光譜 范圍覆蓋850-1100nm)，用于接收被反射的激發(fā)光中包含的紅外信號(hào)，消除距離對(duì)信號(hào)強(qiáng)度 的影響。
[0025] 每路通道中，接收會(huì)聚鏡接收相應(yīng)的熒光光束及紅外光束并會(huì)聚，經(jīng)接收帶通濾 光片濾除其他干擾光，最后傳送至光電探測(cè)器上，光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并經(jīng) 過電流/電壓轉(zhuǎn)換、前置放大和信號(hào)解調(diào)，實(shí)現(xiàn)所需信號(hào)的采集。光電探測(cè)器優(yōu)選大面陣硅 光電二極管。
[0026] 所述的信號(hào)處理電路包括光源脈沖調(diào)制控制電路、接收信號(hào)解調(diào)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換、 數(shù)據(jù)處理模塊和對(duì)外接口。光源脈沖調(diào)制控制電路將發(fā)射光源調(diào)制到某高頻信號(hào)，接收信 號(hào)解調(diào)電路將隨發(fā)射光源強(qiáng)度變化的接收信號(hào)解調(diào)出來，通過信號(hào)的高頻調(diào)制